KR19990088652A - Method for neutralizing charges for a focused ion beam apparatus - Google Patents

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핫토리 쥰이치
세이코 인스트루먼트 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 전하중화를 위한 전자빔을 가늘게 좁혀 포토마스크에 주사한다. 2차 전자 이미지를 일단 메모리부에 취한다. 2차 전자 이미지로부터, 가늘게 좁힌 고 전류밀도의 전자빔이, 필요한 곳에 고속으로 주사되어 조사되도록 전자빔 조사 위치를 결정한다.The present invention narrows the electron beam for charge neutralization and scans it into the photomask. The secondary electronic image is once taken into memory. From the secondary electron image, the electron beam irradiation position is determined so that a narrow narrow high current density electron beam is scanned and irradiated at a high speed where necessary.

Description

집속 이온빔 장치의 전하 중화방법{Method for neutralizing charges for a focused ion beam apparatus}Method for neutralizing charges for focused ion beam apparatus

본 발명은 집적회로 등을 제조할 때와 같이 집속 이온빔을 사용하여 포토마스크 및 레티클을 수정하기 위한 마스크 수정장치의 전하를 중화시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of neutralizing the charge of a mask correction apparatus for correcting a photomask and a reticle using a focused ion beam as in the manufacture of integrated circuits and the like.

최근의 Si 반도체 집적회로 크기감소가 더욱 진전됨에 따라, 레이저를 사용한 결함 수정장치 대신에, 액체금속 Ga 이온 소스를 사용한 집속 이온빔 장치는 미세한 가공크기에 의해 야기된 포토마스크의 미소한 백 혹은 흑 결함을 수정하는 표준장치로 되어왔다. 이온 빔을 사용하는 결함 수정장치에서, 백 결함 수정에 있어서는 표면에 흡착된 원료가스를 이온 빔으로 부딪친 곳에서만 분해되어 박막을 형성하고 흑 결함 수정 동안에는 보조가스 존재하에 이온 빔으로 부딪친 곳에서만 에칭을 수행하여 높은 가공 정확도를 실현하였다.As the size reduction of recent Si semiconductor integrated circuits has been further advanced, instead of laser-based defect correction devices, focused ion beam devices using liquid metal Ga ion sources have been found to produce fine white or black defects in photomasks caused by fine processing sizes. It has been a standard device for correcting. In the defect correction apparatus using the ion beam, in the defect correction of the bag defect, the source gas adsorbed on the surface is decomposed only at the place where it hits the ion beam, and a thin film is formed. To achieve high machining accuracy.

종래에 채용된 포토마스크 또는 레티클은 석영 유리와 같은 유기기판 상에 Cr 또는 MoSi와 같은 금속막을 스퍼터로 증착하여 광 차폐막으로 하고, 마스크 상의 패턴을 광 투과율을 다르게 변환한 것이다. Ga+이온빔이 조사될 때, 양전하에 기인하여 유리 기판 상에 차지업(charge-up)이 일어나, 2차 이온 이미지를 관찰하기 어려게 되거나 마스크가 정전기적으로 손상될 우려를 낳는다. 따라서, 과도한 양전하를 중화시킬 필요가 있었다. 종래에는 가공영역 전체를 커버하기 위해서 과도한 양전하의 중화에 빔 직경이 큰 전자빔을 사용하였다.The conventionally employed photomask or reticle is formed by sputtering a metal film such as Cr or MoSi onto an organic substrate such as quartz glass to form a light shielding film, and converting the pattern on the mask to a different light transmittance. When the Ga + ion beam is irradiated, charge-up occurs on the glass substrate due to the positive charge, making it difficult to observe the secondary ion image or causing the mask to be electrostatically damaged. Therefore, it was necessary to neutralize excessive positive charges. In the past, an electron beam having a large beam diameter was used to neutralize excessive positive charges to cover the entire processing area.

그러나, 이 방법에 있어서는 포토마스크 또는 레티클 패턴이 사용될 때, 가늘게 좁힌 이온빔의 전류밀도 및 광폭의 전자빔의 전류밀도에 기인하여 국소적인 전하 불균형이 발생한다. 이 때문에, 패턴이 사용될 때 충분한 전하 중화를 달성할 수 없고, 차지업에 대한 결함을 수정하는데 필요한 양호한 이미지를 얻는 것이 불가능하게 되는 경우가 발생한다.However, in this method, when a photomask or reticle pattern is used, local charge imbalance occurs due to the narrow current density of the ion beam and the current density of the wide electron beam. Because of this, there is a case where sufficient charge neutralization cannot be achieved when the pattern is used, and it becomes impossible to obtain a good image necessary to correct a defect for the charge-up.

본 발명의 목적은 상기 다룬바와 같은 유리기판 상의 차지업에 대하여, 고 전류밀도를 갖는 가늘게 좁힌 전자빔을 조사함으로서, 이온빔을 응용한 마스크 수정장치의 전하 중화효율을 대폭적으로 개선하는 것이다.An object of the present invention is to significantly improve the charge neutralization efficiency of a mask correction apparatus using an ion beam by irradiating a narrowly narrowed electron beam having a high current density to a charge-up on a glass substrate as described above.

도 1은 본 발명을 실시하는 집속 이온빔 장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a focused ion beam device according to the present invention.

도 2는 전하중화에서 불균형을 제거하기 위해서 선택적으로 주사될 영역을 도시한 도면.FIG. 2 shows regions to be selectively scanned to remove imbalances from charge neutralization.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 액체금속 이온 소스 2 : 이온빔1 liquid metal ion source 2 ion beam

3a : 집광렌즈 3b : 대물렌즈3a: condenser lens 3b: objective lens

4 : 편향전극 5 : 포토마스크4: deflection electrode 5: photomask

6 : 2차 이온 7 : 전달 광학 시스템6: secondary ion 7: transmission optical system

8 : 섹터 자석 9 : 2차 이온 검출기8: sector magnet 9: secondary ion detector

10 :전자소스 11 : 전자빔10: electron source 11: electron beam

12 : 전자광학 시스템 13 : 편향코일12: electro-optical system 13: deflection coil

14 : 2차 전자 15 : 2차 전자 검출기14: secondary electron 15: secondary electron detector

16 : 메모리부 17 : 이미지 처리부16 memory unit 17 image processing unit

18 : 가스총18 gas gun

전하중화를 위한 전자빔을 가늘게 좁혀 포토마스크 또는 레티클에 주사하여, 이의 2차 전자 이미지를 메모리 장치에 취한다. 취해진 2차 전자 이미지로부터, 전자 빔 조사 위치가 결정된다. 고 전류밀도를 갖는 가늘게 좁힌 전자빔은 필요한 곳을 고속 주사로 선택적으로 조사한다.The electron beam for charge neutralization is narrowed and scanned into a photomask or reticle to take a secondary electron image thereof in the memory device. From the secondary electron image taken, the electron beam irradiation position is determined. The narrowly narrowed electron beam with high current density selectively irradiates where needed by high speed scanning.

상기 기술한 바와 같이 필요한 곳을 고속 주사로 고 전류밀도 전자빔을 조사함으로써, 이온빔과 전자빔간 국소적인 전하 불균형을 야기시키지 않고 전하를 효율적으로 중화한다.As described above, by irradiating a high current density electron beam at a high speed scanning where necessary, the charge is efficiently neutralized without causing local charge imbalance between the ion beam and the electron beam.

이하, 본 발명의 일실시예를 도 1에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 집속 이온빔 장치의 단면도이다. 도 1에서, 1은 액체금속 이온 소스, 2는 이온빔, 3a는 집광렌즈, 3b는 대물렌즈, 4는 편향전극, 5는 포토마스크 또는 레티클, 6은 2차 이온, 7은 전달 광학 시스템, 8은 섹터 자석, 9는 2차 이온 검출기, 10은 전자소스, 11은 전자빔, 12는 전자광학 시스템, 13은 편향코일, 14는 2차 전자, 15는 2차 전자 검출기, 16은 메모리부, 17은 이미지 처리부, 18은 가스총이다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 is a cross-sectional view of a focused ion beam device according to the present invention. 1, 1 is a liquid metal ion source, 2 is an ion beam, 3a is a condenser lens, 3b is an objective lens, 4 is a deflection electrode, 5 is a photomask or reticle, 6 is secondary ions, 7 is a transmission optical system, 8 Silver sector magnet, 9 secondary ion detector, 10 electron source, 11 electron beam, 12 electron optical system, 13 deflection coil, 14 secondary electron, 15 secondary electron detector, 16 memory section, 17 Is an image processing unit, and 18 is a gas gun.

액체금속 Ga 이온소스(1)로부터 인출된 이온빔(2)은 집광렌즈(3a) 및 대물렌즈(3b)에 의해 집속된다. 집속된 이온빔(2)은 편향전극(4)에 의해 샘플(5)로서의 포토마스크 또는 레티클에 주사된다. 집속된 이온빔(2)을 조사함으로써 야기된 2차이온(6)은 전달 광학 시스템(7)의 전계에 의해 수집되고, 수집된 후 섹터 자장(8)에 의해 중량분리되어 각각의 검출기(9)로 보내진다. 각각의 검출기의 신호 강도를 1-화소 휴에 대응시키고 편향전극(4)의 주사에 동기하여 디스플레이함으로서 2차 이온 이미지를 형성한다. 상기 2차 이온 이미지로부터, 수성될 결함 지점이 명시된다.The ion beam 2 drawn out from the liquid metal Ga ion source 1 is focused by the condenser lens 3a and the objective lens 3b. The focused ion beam 2 is scanned by a deflection electrode 4 into a photomask or reticle as the sample 5. The secondary ions 6 caused by irradiating the focused ion beams 2 are collected by the electric field of the transmission optical system 7, and after being collected are separated by a sector magnetic field 8 so that each detector 9 Is sent to. Secondary ion images are formed by matching the signal strength of each detector to one-pixel hues and displaying in synchronization with scanning of the deflection electrode 4. From the secondary ion image, the defect point to be aqueous is specified.

실제의 결함 수정 영역을 명시하는 것은 광학 결함 조사 장치 등으로 결함이 있는 것으로 인식된 샘플 상의 좌표로 집속 이온빔 장치 스테이지를 미리 이동시키고 그 근방을 집속된 이온빔(2)으로 주사하여 2차 이온을 취하여 행해진다.Specifying the actual defect correction area is performed by moving the focused ion beam device stage in advance to the coordinates on the sample recognized as defective by the optical defect inspection device, and scanning the vicinity thereof with the focused ion beam 2 to take secondary ions. Is done.

결함 수정은 샘플에 가깝게 설치된 전자총(18)의 노즐을 통해 에치 또는 증착가스를 공급하면서, 편향전극(4)에 인가된 주사신호를 제어하여, 명시된 수정위치에 집속된 이온빔(9)을 반복하여 주사, 조사하여 수행된다. 흑 결함일 때, 가스 보조 에칭 효과를 이용하여 여분의 광 차폐막을 제거한다. 백 결함일 때 수정은 카본과 같은 광 차폐물질을 포함하는 원료가스를 이온빔으로 분해/증착하여 행해진다.The defect correction controls the scanning signal applied to the deflection electrode 4 while supplying the etch or deposition gas through the nozzle of the electron gun 18 installed close to the sample, thereby repeating the ion beam 9 focused at the specified correction position. Injection, irradiation is carried out. When black defects are used, the gas assisted etching effect is used to remove the excess light shielding film. Correction in the case of a bag defect is performed by decomposing / depositing a source gas containing a light shielding material such as carbon into an ion beam.

상기 이미지 형성 또는 결함수정에서, 샘플(4)이 절연물 포토마스크 또는 레티클인 경우 집속된 이온빔(2)이 주사될 때, 절연물 상에 차지업을 야기하지 않도록 전자빔(11)으로 전하 중화가 행해진다. 본 발명에서, 특히 전자소스(10)로부터 나온 전자빔(11)은 먼저 전자광학 시스템(12)에 의해 가늘게 좁혀 편향코일(13)에 의해 주사된다. 발생된 2차 전자(14)는 2차 전자 검출기(15)에 의해 검출되며, 2차 전자 이미지는 일단 메모리부(6)에 취해진다. 이어서 취해진 2차 전자 이미지는 전자빔으로 조사될 영역을 결정하기 위해서 이미지 처리부(17)에 의해 이미지 처리된다. 그후, 도 2에 해칭된 부분과 같이, 광 차폐막(12)과 유리부분(22)간 경계에 쉽게 차지업되는 부분(23)만을 가늘게 좁힌 고 전류밀도의 전자빔(11)으로 고속으로 주사하여 조사되고, 이에 따라 이온빔(2) 및 전자빔(11)의 국소적인 전하 불균형을 제거한다.In the above image formation or defect correction, when the sample 4 is an insulator photomask or reticle, charge neutralization is carried out with the electron beam 11 so as not to cause charge up on the insulator when the focused ion beam 2 is scanned. In the present invention, in particular the electron beam 11 from the electron source 10 is first narrowed by the electro-optical system 12 and scanned by the deflection coil 13. The generated secondary electrons 14 are detected by the secondary electron detector 15, and the secondary electron images are once taken into the memory unit 6. The secondary electron image taken is then imaged by the image processing section 17 to determine the area to be irradiated with the electron beam. Thereafter, as shown in FIG. 2, only the portion 23 that is easily occupied at the boundary between the light shielding film 12 and the glass portion 22 is irradiated with a high-speed electron beam 11 narrowed in high speed to be irradiated. This eliminates local charge imbalance in the ion beam 2 and the electron beam 11.

상기한 바와 같이 전화중화를 위한 일련의 동작을 이하 설명한다. 샘프(5)에서, 표면 상에 형성된 패턴막 상에 패턴결함(백 결함 또는 흑 결함)이 존재한다. 샘플(5)의 적어도 결함을 포함하는 영역을 집속된 이온빔(11)으로 주사하여 조사한다. 전자빔(11) 주사 및 조사에 의해 야기된 2차 전자(14)는 2차 전자 검출기(15)에서 취해져 이의 이미지를 메모리부(16)에 기억시킨다. 기억된 이미지로부터, 차지업되기 쉬운 영역을 이미지 처리하여 이미지 처리부(17)에 의해 추출한다. 이에 따라 추출된 쉽게 차지업되는 영역에 전자빔을 선택적으로 주사하면서, 집속된 이온빔(2)은 결함을 포함하는 영역에 주사되어 2차 이온 이미지를 형성하고, 그럼으로써 결함을 수정할 때 이온빔을 반복적으로 주사하여 조사될 영역을 명시한다.As described above, a series of operations for telephone neutralization will be described below. In the sample 5, a pattern defect (white defect or black defect) exists on the pattern film formed on the surface. The region containing at least the defect of the sample 5 is irradiated by scanning with the focused ion beam 11. Secondary electrons 14 caused by the scanning and irradiation of the electron beam 11 are taken in the secondary electron detector 15 and stored in the memory section 16 thereof. From the stored image, the area which is easy to be charged up is image-processed and extracted by the image processing unit 17. The focused ion beam 2 is then scanned in the region containing the defect to form a secondary ion image, while selectively scanning the electron beam in the extracted easily occupied region, thereby repeatedly generating the ion beam when correcting the defect. Specifies the area to be scanned and examined.

다음에, 가스총(18)을 통해 가스를, 결함을 포함하는 지역에 불어 보내면서 명시된 패턴 결함 영역 내에만 집속된 이온빔(2)을 주사하여 조사한다. 불어 보내질 가스는 결함 종류에 따라 다르다. 흑 결함인 경우에는 에칭가스이며, 백 결함인 경우에는 광 차폐막을 형성하기 위한 화합물 가스가 사용된다. 이온빔 조사와 동시에, 쉽게 차지업되는 추출된 영역에만 집속된 전자빔(11)을 반복하여 주사하여 조사하므로 효율적인 전하중화를 수행하게 된다.Next, the gas is blown through the gas gun 18 to the area containing the defect, and irradiated by scanning the ion beam 2 focused only within the specified pattern defect area. The gas to be blown depends on the type of fault. In the case of a black defect, it is an etching gas, and in the case of a white defect, the compound gas for forming a light shielding film is used. At the same time as the ion beam irradiation, the electron beam 11 focused on only the extracted region which is easily charged up is repeatedly scanned and irradiated to perform efficient charge neutralization.

결함이 수정되었다고 판단되면, 가스총(18)을 통해 가스를 불어 보내는 것을 중지한다. 결함을 포함하는 영역 내에서, 집속된 이온빔(2) 또는 집속된 전자빔(1)을 주사하여 조사함으로써 수정 후 상황을 확인한다. 이상으로 결함 수정은 종료된다.If it is determined that the defect has been corrected, the blowing of gas through the gas gun 18 is stopped. In the region containing the defect, the post-correction situation is confirmed by scanning and irradiating the focused ion beam 2 or the focused electron beam 1. The defect correction is completed above.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 포토마스크 또는 레티클 패턴 상의 전하를 효율적으로 중화시키는 것이 가능하다. 결국, 2차 이온 이미지 관찰이 쉬워 정전파괴 우려없이 행해진다. 결국, 마스크 수정장치로서, 종래에 비해 결함을 수정할 수 있는 패턴을 개선된 신뢰성으로 넓히는 것이 가능하다.As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently neutralize the charge on the photomask or the reticle pattern. As a result, secondary ion image observation is easy and is performed without fear of electrostatic breakdown. As a result, as a mask correction apparatus, it is possible to widen the pattern capable of correcting a defect with improved reliability as compared with the prior art.

Claims (1)

집속 이온빔 장치의 전하 중화방법에 있어서,In the charge neutralization method of the focused ion beam device, 이온을 방출하는 이온소스, 상기 이온을 집속하는 이온 광학 시스템, 상기 집속된 이온빔을 샘플 상의 원하는 위치에 조사하는 편향전극, 상기 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 이온을 검출하는 검출기, 상기 2차이온의 평면 세기 분포에 기초하여 마스크 또는 레티클을 디스플레이하는 이미지 디스플레이부, 및 패턴의 여분의 부분에 대해 선택적으로 집속 이온빔을 반복 주사하면서 조사하여, 스퍼터링 효과 또는 보조 가스 화학적 증폭작용에 의해 상기 패턴의 여분의 부분을 제거하는 수단 또는 원료가스 분해에 의해 상기 패턴의 결함있는 부분을 수정하는 수단을 갖는 마스크 수정장치에서, 가늘게 좁힌 전자빔으로 상기 샘플에 주사하여 2차 전자 이미지를 메모리 장치에 일단 취하고, 중화하기 위해 전자빔으로 조사될 위치를 상기 취해진 2차 전자 이미지로부터 결정하고, 상기 결정된 위치의 원하는 곳에만 선택적으로 중화하기 위해서 가늘게 좁힌 고 전류밀도 전자빔을 고속으로 주사하여 조사함으로써 전화중화 효율을 대폭 향상시킨 것을 특징으로 하는 집속 이온 빔 장치의 전하 중화방법.An ion source for emitting ions, an ion optical system for focusing the ions, a deflection electrode for irradiating the focused ion beam to a desired position on a sample, a detector for detecting secondary ions emitted from the surface of the sample, the secondary ion An image display for displaying a mask or a reticle based on the planar intensity distribution of and an extra portion of the pattern, selectively irradiated with repeated scanning of the focused ion beam, thereby providing an extra portion of the pattern by a sputtering effect or an assist gas chemical amplification In a mask correction apparatus having a means for removing a portion of a portion or a means for correcting a defective portion of a pattern by source gas decomposition, a secondary electron image is once taken into a memory device by scanning the sample with a narrowed electron beam, and neutralized. The secondary electrons taken above to be irradiated with an electron beam in order to A method of neutralizing charge in a focused ion beam device, characterized in that the conversion neutralization efficiency is greatly improved by scanning and irradiating a narrow narrow high current density electron beam at high speed so as to determine from an image and selectively neutralize only a desired place of the determined position.
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